1 引言
TMS320C6000 系列DSP 是TI 公司推出的一种高性能的数字信号处理器,包含定点和浮 点两个系列,其中定点系列包括TMS320C62xx 和TMS320C64xx,浮点系列包括TMS320C67xx。 C6000 系列DSP 有三种启动方式:
(1) 主机启动
如果选择主机启动模式,在复位信号结束后,DSP 的CPU 被内部“阻塞”而其他部分都 被释放。在此期间,一个外部的主机在必要时可以通过主机接口初始化CPU 的内存空间,包 括配置与启动相关的内部寄存器。一旦主机完成了所有必须的初始化,它必须将HPIC 寄存 器的DSPINT 位置“1”来完成启动过程。在程序加载完后,CPU 被从“阻塞”中唤醒,然后 从地址0 处执行指令。在CPU 被唤醒后,CPU 需要将DSPINT 位清零。
(2) ROM 启动
如果采用ROM 启动模式,则C6000 系列的DSP(C621x/C671x/C64x)复位后自动从CE1 空间的起始处拷贝1K 字节的代码到内存空间。该拷贝过程由EDMA 完成,使用默认的Rom 时钟。在此过程中CPU 一直处于“阻塞”状态,直到拷贝完成后才被被唤醒,然后从地址0 处开始执行程序。
(3) 无启动
如果选择无启动模式,CPU 复位后直接从地址0 处开始执行指令。 C6000 系列DSP 的器件配置情况决定了选择的启动方式。具体来说就是DSP 的启动模式 管脚(boot mode pins)接上拉还是下拉电阻。以C6416 为例,BEA[19:18]是启动模式管 脚,它们取不同的值(上拉电阻代表“1”,下拉电阻代表“0”)代表的含义如表1-1 所示:
如果DSP 的程序小于1K 字节,那么上述ROM 启动机制已经可以完成程序的加载。然而 事实上大部分DSP 的程序会大于1K 字节,这时就需要创建一个特定启动程序来完成更多代 码的加载。该特定启动程序又被称作二级bootloader。
在需要二级bootloader 的程序中,这段特定启动代码通常驻留在ROM 存储器的起始位 置以便在DSP 复位后能自动被加载到内存地址0 处。当1K 字节代码被加载完毕后,CPU 开 始从地址0 处执行,也就是执行二级bootloader 的内容。二级bootloader 的功能就是将程 序的剩余部分拷贝到内存中。
2 启动方法的设计与实现
采用二级bootloader 的DSP 启动方法的实现大体分为四步:配置存储器;编写 secondary bootloader 代码;编译程序,转换目标文件的格式;将程序烧写进FLASH。图1 为实施该启动方法的硬件平台示意图,其中DSP 的型号选择C6416,FLASH 的型号选择 AM29LV800B。
2.1 配置存储器
2.1.1 定义存储器分区
为了实现使用二级bootloader 的ROM 启动,需要将FLASH 划分为FLASH_BOOT, FLASH_REST 两个区。这两个区分别存储由on-chip bootloader 拷贝的程序段和由secondary bootloader 拷贝的程序段。对于BIOS 程序,Memory 段的定义在MEM(Memory Section Manager)对象里。对于非BIOS 程序,Memory 段定义在linker command file 中。一个C6416 的Memory 段定义的例子如下所示:
2.1.2 COFF 段的定位
DSP 程序是以COFF 段的形式在内存中存放的。一个COFF 段就是一个代码或数据块,它在内存中占据连续空间。COFF 段分为自定义段,初始化段和未初始化段三种。COFF 段可以有各种属性,其中load 属性和run 属性跟DSP 启动有密切关系。Load 属性指明段的存储地址,run 属性指明段的执行地址。二级bootloader 负责将所有的段从load 地址拷贝到run地址。例如:
表示代码段.text 被存储在flash 中,DSP 启动时二级bootloader 将该段拷贝到IRAM 中。
2.2 编写Secondary Bootloader 代码
对于C6416,外部存储器接口(EMIF)需要正确配置以后才可以访问外部存储器件。在这项工作完成后,二级bootloader 应该将所有的初始化段从它们的load 地址拷贝到run 地址,之后再跳转到_c_int00,也即是程序入口点。Secondary Bootloader 用汇编语言编写,因为此时C 环境尚未建立。
二级bootloader 必须知道所有初始化段的大小,在Flash 中存储的位置以及应该被加载到何处才能进行正确的拷贝。事实上,二级bootloader 通过读取段拷贝表获得上述信息。
本文第三部分详细说明了有关段拷贝表的内容。
完成二级bootloader 代码的编写后,应将它添加入工程,与工程的其他代码一同编译链接生成.out 文件。
2.3 转换目标文件的格式
编译链接生成的是.out 格式文件,然而Flash 一般接收的是ASCII 格式的文件。CCS附带的工具hex conversion utility 可将.out 文件转换为ASCII 格式的.hex 文件,Hex6x以命令行文件的形式执行。Hex 命令行文件中,首先指明输入文件(.out),输出文件的格式和ROM 的大小及类型,以及哪些段需要被放在ROM 中。一个Hex 命令行文件的例子如下所示(注释内容用“/*”和“*/”括起):
-a /*输出文件采用ASCII 格式*/
-image /*镜像模式*/
-memwidth 8 /*ROM 数据宽度8bit*/
ROMS
{
FLASH: org = 0x64000000, len=0x100000, romwidth = 8, files =
{.\rom_boot.hex}
}
SECTIONS /*列出所有需要固化在Flash 中的COFF 段*/
{
.vectors /*中断向量表段*/
.boot_code /*二级bootloade 段r*/
.text /*代码段*/
.cinit /*全局变量初始值段*/
}
2.4 将程序烧写进Flash
将2.3 节生成的ASCII 文件烧写进Flash 可以使用CCS 自带的FlashBurn 工具。
FlashBurn 是一个带图形界面的软件,它首先将一个称作FlashBurn Target Component(FBTC)的程序下载到DSP 内存中,通过与FBTC 的实时数据交换完成对Flash 的擦除编程等操作。
针对不同的硬件(DSP,Flash 型号)修改FBTC 是该方法的关键。所需修改处包括Flash 的基地址,大小,及读写命令字等。
3 段拷贝表
二级bootloader 使用一个段拷贝表(section copy table)进行段的拷贝。段拷贝表包含每个需要拷贝的段的必要信息,如段的load 地址,段的run 地址,段的大小。段拷贝表被插入在secondary bootloader 的末尾。
生成段拷贝表的方法有两种:
1) 使用hex conversion utility 的-boot 选项
在2.3 节中我们讨论了程序文件格式的转换和hex 命令行文件,事实上Code Composer
Studio 自带的工具hex conversion utility 提供了一种更为方便的生成段拷贝表的方法,只要在hex 命令行文件中使用一些特殊的选项即可。特殊的选项有–boot, bootorg ? 和–bootsection,这三个选项的含义分别如下:
-boot 使用该选项时hex conversion utility 将自动转换所有初始化段的格式
-bootorg 指明段拷贝表的地址
-bootsection 指明二级bootloader 所在的段的名称
2) 使用linker 选项(LOAD_START,RUN_START,SIZE)
涉及段拷贝表的生成的有三个选项:LOAD_START,RUN_START 和SIZE,可分别获得一个段的驻留地址,运行地址和大小。例如下列代码可获得text 段的驻留地址(存于_text_ld_start 中),运行地址(_text_rn_start)和段的大小(存于_text_size)
.text : load = FLASH_REST, run = IRAM
LOAD_START(_text_ld_start),
RUN_START(_text_rn_start),
SIZE(_text_size)
4 结束语
本文针对在极低谱密度,高频谱利用率的大容量无线传输技术研究中C6000 系列DSP的应用程序大于1K 字节的情况,提出了一种使用二级bootloader 从Flash 启动DSP 的方法。该方法可应用于采用了C6000 系列DSP 的嵌入式系统中,不需要额外的Flash 编程器,具有广泛的适用性。
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